Neuer Scanner soll Zugverkehr sicherer machen

Das Freiburger Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) hat gemeinsam mit dem österreichischen Bahnbaumschinen-Hersteller Plasser & Theurer einen neuen Laserscanner zur Sicherung von Bahnstrecken entwickelt. Der neue HSP-Messkopf (High Speed Profiler) ist in der Lage zwei Millionen Mal pro Sekunde Sicherheitsabstände bei Eisenbahnzügen zu messen, berichtet das IPM.

Um den Zugverkehr unter größtmöglicher Sicherheit abzuwickeln, müssen Bahnstrecken frei von Hindernissen sein. Verschobene Gleiskörper oder entwurzelte Bäume bilden große Gefahren für den Bahnverkehr. Deshalb überprüfen Bahnbetreiber regelmäßig das Lichtraumprofil ihrer Strecken.

Dabei wird das Maß rund um den Querschnitt des Zuges in einem imaginären Rahmen, der als Sicherheitsabstand dient, beschrieben. Damit die Fahrt reibungslos und störungsfrei verläuft, darf kein Objekt in das Lichtraumprofil ragen oder die Tunnelwand dem Zug zu nahe kommen. „Wenn ein Bautrupp zum Beispiel Gleise ausgebessert hat, muss nachgemessen werden, ob sie dabei verschoben wurden“, erklärt Heinrich Höfler vom IPM. Außerdem lassen sich mit dem Scanner auch Sondertransporte mit überdimensionalen Maßen vorab berechnen. Im Auftrag von Plasser & Theurer entwickelten IPM-Forscher den Laserscanner CPS (Clearance Profile Scanner). „Kernstück des Scanners ist ein Messkopf an der Fahrzeugfront, der über einen rotierenden Spiegel einen hochfrequent modulierten Laserstrahl aussendet. Das Licht wird von Objekten reflektiert und eine Sammellinse leitet es über eine Glasfaser zum Detektor“, so Höfler. Das System ist damit in der Lage Abstände zwischen Zug und einer Tunneldecke zu ermitteln.

„Aus den Entfernungsdaten und der momentanen Stellung des Spiegels wird die Position einzelner Bildpunkte berechnet. Zusammen mit der Vorwärtsbewegung des Messzuges entsteht eine 3-D-Spirale, die sich umso länger streckt, je schneller der Wagen fährt“, führt der Experte aus. Der CPS sorgt schon seit 2003 in U-Bahnzügen in Singapur für Sicherheit. Nun wurde das Hightech-Gerät aber noch schneller gemacht: Bisher schafft der Scanspiegel bis zu 100 Umdrehungen pro Sekunde, der neue HSP-Messkopf ist aber in der Lage bis zu zwei Millionen Mal pro Sekunde zu messen.

Laserscanner bieten den Vorteil, dass die Messdaten sofort und unmittelbar verfügbar sind. Im Vergleich dazu müssen Lichtraumprofile erst aus Videobildern berechnet werden. Scanner sind außerdem weniger empfindlich gegen äußere Lichteinflüsse, berichtet das IPM.